本發(fā)明涉及一種河流警戒水位的計算方法，屬于河流防洪特征水位擬定技術領域。
背景技術：
警戒水位是指江河湖泊水位上漲到河段內可能發(fā)生險情的水位，是防汛部門規(guī)定的各江河流域需要處于防守戒備狀態(tài)的水位，重要河流的主要控制斷面、水情站以及堤防工程等一般都設有警戒水位，該水位一般直接或間接反映防護區(qū)的汛情危機程度，提供給防汛指揮部門作為決策指揮依據，到達該水位時防汛工作進入重要時期，應進行防汛動員，調動常備防汛隊伍，加強巡邏戒備。警戒水位關系到河道和堤防區(qū)的防汛大局，水位擬定要恰當，水位過高會增加防洪風險，招致損失，定的過低也會出現防汛預警過于頻繁，造成有警無險，給防汛工作人力、財力和物力帶來一定損失。目前警戒水位的擬定主要還是依靠防汛部門的防汛經驗為主輔助以一定的水位頻率分析方法；對于有堤防的河段，經驗上一般采用堤腳水位作為警戒水位；無堤防等防護工程河段警戒水位的擬定方式仍以地方防汛部門經驗為主，以該方式擬定警戒水位充分考慮并發(fā)揮了地方防汛部門的防洪工作經驗價值，但由于缺少充分科學性的論證，且易受主觀意識影響，其安全性以及適用性仍存在一定的問題。目前關于警戒水位的研究大多仍具有一定的局限性，研究方法多局限于某類工程的具體工程實踐，缺乏通用性。
技術實現要素：
本發(fā)明提供一種河流警戒水位的計算方法，以定量計算的方式確定了河流警戒水位，克服了以往經驗性方法中缺乏科學論證的缺陷，有利于防汛資源的節(jié)約以及高效利用，也有利于實現防汛工作的科學決策。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種河流警戒水位的計算方法，包括以下步驟：
a、通過對擬設置或復核警戒水位的河道目標斷面所在河段范圍內易受淹沒的農村、城鎮(zhèn)這些防洪敏感對象實地調查得出各敏感對象受淹最低高程，即敏感對象的控制淹沒水位，簡稱控淹水位，并通過敏感對象所在斷面的水位流量關系曲線確定控淹水位對應流量，同時通過對敏感對象所在地區(qū)防汛部門調研確定各敏感對象在洪水期疏散群眾、組織撤離所需的最小時間，即警戒時長；
b、將防洪敏感對象的水位流量信息通過洪水演進分析、水面線推導與目標斷面的水位流量建立相關關系，確定敏感對象達到控淹水位時目標斷面對應的水位及流量，當有多個敏感對象時，以各敏感對象對應的控淹水位最小值作為目標斷面的控淹水位，稱之為出險水位，對應流量稱為出險流量；
c、分析目標斷面水情站點實測長系列歷史洪水資料，缺乏資料時將其他站點資料比擬至目標斷面或對資料系列進行延長以提高系列的代表性，選擇長系列歷史洪水資料中洪峰流量達到或超過出險流量的歷史洪水組成出險洪水集；
d、根據防洪敏感對象防護能力、重要程度分兩種情況在出險洪水集中選取典型洪水，第一種情況當防洪敏感對象防護能力差或者重要程度高時，在出險洪水集中選擇最不利的洪水過程作為典型洪水，第二種情況當防洪敏感對象具備一定的防護能力或者重要程度不高時在出險洪水集中按照重現期與防洪敏感對象防洪標準相近的原則進一步選擇出一個出險洪水的小集合，在該小集合內選取最不利的洪水過程作為典型洪水，最不利的洪水過程具體是指在洪水過程線中出險流量對應時刻之前步長等于警戒時長的時段范圍內流量漲幅最大的洪水過程；
e、在選定典型洪水的洪水過程線中，找出出險水位對應時刻，以該時刻為時間起推點，向前推步長為警戒時長的時間，得到警戒時刻，在典型洪水的洪水過程線上讀取警戒時刻對應的水位即為警戒水位。
本發(fā)明與現有警戒水位擬定方法相比，具有以下有益效果：
提出了一種河流警戒水位的量化計算方法，克服了以往經驗性方法中缺乏合理計算以及科學論證的缺陷，充分利用了歷史洪水信息以及防洪體系防護情況，在確保防洪安全的同時也避免了傳統(tǒng)經驗性方法中人為干預下對防洪安全因素過度考慮帶來的警戒水位普遍偏保守的問題，有利于防汛資源的節(jié)約以及高效利用，也有利于實現防汛工作的科學決策。
附圖說明
圖1是本發(fā)明警戒水位擬定示意圖。
具體實施方式
下面將結合圖1對本發(fā)明作進一步的說明，本發(fā)明具體步驟如下：
a、通過對擬設置或復核警戒水位的河道目標斷面所在河段范圍內易受淹沒的農村、城鎮(zhèn)這些防洪敏感對象實地調查得出各敏感對象受淹最低高程，即敏感對象的控制淹沒水位，簡稱控淹水位，并通過敏感對象所在斷面的水位流量關系曲線確定控淹水位對應流量，同時通過對敏感對象所在地區(qū)防汛部門調研確定各敏感對象在洪水期疏散群眾、組織撤離所需的最小時間，即警戒時長。
警戒時長的確定應以防汛部門歷年防洪搶險工作經驗以及防汛應急預案等資料收集分析為基礎，從偏安全的角度出發(fā)，分析在防洪預警發(fā)布最不利的條件下也可以保障的下游群眾安全有序疏散撤離所需的時間，也即不考慮預報的因素，洪水達到警戒水位時才發(fā)布預警，自發(fā)布預警起至可能受影響地區(qū)的居民全部疏散完畢所需的最小時間即為警戒時長△t警。
b、將防洪敏感對象的水位流量信息通過洪水演進分析、水面線推導與目標斷面的水位流量建立相關關系，確定敏感對象達到控淹水位時目標斷面對應的水位及流量，當有多個敏感對象時，以各敏感對象對應的控淹水位最小值作為目標斷面的控淹水位，稱之為出險水位，對應流量稱為出險流量。
目標斷面出險水位分析：通過現場調查等手段確定目標斷面防洪敏感對象的位置、重要程度以及防護能力，并確定敏感對象受淹的最低高程z淹，稱之為控制淹沒水位，簡稱控淹水位?？刹捎盟婢€推導的方法確定洪水上漲至敏感對象淹沒水位z淹時水情站的同步水位z淹’，以多個敏感對象同步到目標斷面的水位最低值作為目標斷面的出險水位z險，對應流量稱為出險流量q險，出險水位代表下游出現險情時的水位，當洪水上漲至該水位時表明下游已有敏感對象受到洪水淹沒。
c、分析目標斷面水情站點實測長系列歷史洪水資料，缺乏資料時將其他站點資料比擬至目標斷面或對資料系列進行延長以提高系列的代表性，選擇長系列歷史洪水資料中洪峰流量達到或超過出險流量的歷史洪水組成出險洪水集。
歷史洪水分析應首先收集并整理目標斷面歷史洪水資料，為保證資料的代表性，應選取長系列的場次洪水資料，當資料缺乏或代表性不足時，應將鄰近流域水情站點歷史資料比擬至目標斷面或延長系列得到符合代表性要求的洪水系列，據此得到目標斷面歷史場次洪水集合a，在集合a中篩選最高水位達到或超過z險的洪水場次，形成集合b，稱為出險洪水集。
d、根據防洪敏感對象防護能力、重要程度分兩種情況在出險洪水集中選取典型洪水，第一種情況當防洪敏感對象防護能力差或者重要程度高時，在出險洪水集中選擇最不利的洪水過程作為典型洪水，第二種情況當防洪敏感對象具備一定的防護能力或者重要程度不高時在出險洪水集中按照重現期與防洪敏感對象防洪標準相近的原則進一步選擇出一個出險洪水的小集合，在該小集合內選取最不利的洪水過程作為典型洪水，最不利的洪水過程具體是指在洪水過程線中出險流量對應時刻之前步長等于警戒時長的時段范圍內流量漲幅最大的洪水過程。
第一種情況時，b集合所有場次洪水中洪水過程線z險水位對應時刻t險前△t警時段內變幅最大的洪水即為典型洪水；第二種情況時，在集合b中選擇重現期與防洪敏感對象防洪標準相近的場次洪水組成集合c，在集合c中選擇最不利的情況推求警戒水位，即對集合b中洪水進一步篩選，取重現期與防洪敏感對象防洪標準相近的場次洪水集合c中z險水位對應時刻t險前△t警時段內變幅最大的洪水為典型洪水。
e、在選定典型洪水的洪水過程線中，找出出險水位對應時刻，以該時刻為時間起推點，向前推步長為警戒時長的時間，得到警戒時刻，在典型洪水的洪水過程線上讀取警戒時刻對應的水位即為警戒水位。
在選定的典型洪水的洪水過程線中尋找z險所在時間點t險，根據t險時刻前推△t警時長至時刻t’，即為警戒時刻，在典型洪水過程線上讀取t’時刻對應水位即為擬定的警戒水位z警，擬定過程見圖1。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。